defi departamento Lei de Ohm de física

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1 defi departamento de física Laboratórios de Física Instituto Superior de Engenharia do Porto- Departamento de Física Rua Dr. António Bernardino de Almeida, Porto. Telm Fax:

2 Objectivos O objectivo deste trabalho consiste na verificação experimental da lei de Ohm. Pretende-se que os alunos saibam identificar os elementos óhmico, através do seu comportamento. Introdução teórica George Simon Ohm descobriu experimentalmente (1826) que, para qualquer condutor metálico, existe uma proporcionalidade constante entre a tensão aos seus terminais e a corrente que o percorre (lei de Ohm): V = k (const.) (1) I Esta constante de proporcionalidade é a mesma que aparece na lei de Joule, ou seja, é a característica do condutor a que chamamos resistência (R). Com efeito, igualando as expressões P = V I e 2 P = RI, pois ambas representam a potência eléctrica numa resistência, concluímos que V = R I. A lei de Ohm pode assim ser indicada por qualquer uma das expressões seguintes que são equivalentes: V = RI <=> V V I = <=> = const. ( = R) (2) R I A razão constante entre V e I num condutor designa-se resistência porque quantifica a maior ou menor facilidade com que a corrente eléctrica flúi. Assim, considerando dois condutores com resistências R 1 e R 2, respectivamente, se R 1 >R 2 isso significa que, para obtermos a mesma corrente nos dois condutores temos de aplicar ao primeiro uma tensão superior. Ou, dito de outra maneira, se aplicarmos aos dois condutores a mesma tensão, o de maior resistência será percorrido por uma corrente de menor intensidade (oferece maior resistência à passagem de corrente). Departamento de Física 2

3 A permite três interpretações distintas: 1. Para uma determinada tensão aplicada, a corrente é inversamente proporcional à resistência eléctrica do elemento; 2. Para uma determinada corrente aplicada, a tensão desenvolvida aos terminais do elemento é proporcional à resistência; 3. A resistência de um elemento é dada pelo cociente entre a tensão e a corrente aos seus terminais. A representação gráfica da consiste numa recta com ordenada nula na origem e declive coincidente com o parâmetro R. Apesar de elementar e evidente, é importante associar esta relação linear tensão-corrente à presença de um elemento do tipo resistência, mesmo em dispositivos electrónicos relativamente complexos como o transístor. Num dos seus modos de funcionamento, por exemplo, o transístor apresenta uma relação tensãocorrente semelhante àquela indicada na figura seguinte, o que indica, portanto, que nessa mesma zona o transístor é, para todos os efeitos, uma resistência. No entanto nem todos os materiais se comportam desta forma. Veremos exemplos de dispositivos que não seguem a lei de Ohm. CUIDADOS A TER: Medição de tensões O aparelho de medida é colocado no circuito em paralelo com o que se pretende medir. Departamento de Física 3

4 Medição de correntes O aparelho de medida é colocado em série com o ramo em que pretendemos medir a corrente. Medição de resistências Deve-se retirar a resistência do circuito, ou em alternativa desactivar a fonte de alimentação do circuito, e ligar um ohmímetro nos seus terminais. Ou então, através da tensão e da corrente medidas para o elemento, e aplicar a lei de Ohm. Material Necessário 2 Resistências de valor diferente. 1 Lâmpada de 300 ma/18 W. 2 Multímetros. 1 Potenciómetro. 1 Placa com lâmpadas e resistências com terminais acessíveis. Fios de ligação. Fonte de alimentação de 6 Volt (ou terminais de acesso). Procedimento 1. Das resistências à sua disposição na placa, seleccione a de valor mais alto e a de valor mais baixo, para o caso de existirem mais do que duas montadas na placa, registe os seus valores. Com o auxílio de um ohmímetro meça os seus valores. 2. Compare os valores de cada resistência, com o obtido pelo equipamento de medida. Não esquecer o erro de leitura do equipamento de medida. 3. Com um voltímetro meça a tensão nos terminais da sua fonte de alimentação. Registe o seu valor, e não esquecer o erro de leitura do equipamento. 4. Monte o seguinte circuito, sendo a resistência R 1, a de maior valor seleccionada no ponto 1. R 1 Departamento de Física 4

5 5. Com o potenciómetro num dos extremos da escala, vá rodando-o de forma a poder registar valores da tensão aos terminais da resistência, assim como a correspondente corrente que a atravessa, obtenha 10 pares de valores. Preencha a tabela seguinte: R 1 V R1 = I R1 6. Altere o circuito, montado no ponto 4, substituindo a resistência R 1 pela resistência de menor valor seleccionada no ponto 1, R Repita o ponto 5, agora para a resistência R 2, preencha a tabela: R 2 V R2 = I R2 8. Faça uma representação gráfica, de V R em função de I R, dos valores registados nos pontos 5 e Represente as rectas, no gráfico anterior, que melhor se ajustem aos pontos experimentais. Apresente também a equação para cada uma das rectas. 10. No circuito montado anteriormente, substitua a resistência por uma lâmpada. 11. Repita o ponto 5, agora para a lâmpada. Lâmpada V L I L 12. Faça uma representação gráfica, de V L em função de I L, dos valores obtidos no ponto anterior. 13. O que conclui dos gráficos obtidos? Justifique. Referências Bibliográficas Vítor Meireles, Circuitos Eléctricos, Ed. Lidel, 4ª Edição, Departamento de Física 5